[发明专利]一种测量反应性的方法

说明书

本发明涉及核反应堆的监视和测试，尤其涉及用于测量放射性的反应堆芯与灵敏仪器的结构组合，具体来说是一种测量反应性的方法，在不需要将扰动中子源放入堆芯内部时就能够评估反应堆堆芯的反应性，实验结果和计算结果表明，该方法通过测量外部中子源的中子倍增因子，可以评估反应堆的临界程度（反应性），为测量特殊工况的反应堆堆芯的反应性提供了新颖的思路。

技术领域

本发明涉及核反应堆的监视和测试，尤其涉及用于测量放射性的反应堆芯与灵敏仪器的结构组合，具体来说是一种测量反应性的方法。

背景技术

现有技术中评估反应堆临界状态的已知方法的常规做法是基于扰动源法确定瞬时中子的倍增因子，然而这需要复杂的专用测量设备，测量设备需要具有高时间分辨率和高效率的传感器，相应的需要高精度控制设备。

已知的一种评估反应堆临界状态的经典方法是通过堆芯的裂变核燃料和设置在堆芯内的中子源的中子倍增因子Q进行测量得到的。Q具体的计算方式是通过计算由中子源和堆芯的裂变核燃料（燃料棒）裂变产生的实测总中子通量密度与仅由堆芯的裂变核燃料裂变产生的实测中子通量密度之比来确定的。

即中子倍增因子Q由公式（1）确定：

Q≈S₁/S (1),

其中S₁是中子源发出并由堆芯的核燃料在反应堆中的中子裂变过程中产生的中子的总的种子通量密度，S是仅有中子源产生的中子通量密度。

比较Q是否大于1来表征反应堆的反应性，如果Q大于1则表示反应堆为临界状态。

本申请的发明人在研究过程中意外发现这种经典的算法忽略了一个问题导致在特定情况下这种简单的评估方法无法使用，即这种方法仅当设置了堆芯的初始参数以及需要将扰动中资源设置在反应堆堆芯内部时才可以使用。然而存在这样一种可能性，即在从核安全的角度来看反应堆的状态在某些情况下可能是未知的，例如在发生核事故的情况下可能无法得知反应堆内部的真实情况，并且在事故工况下去堆芯内部放置扰动中子源也不太可能，这个时候就无法通过上述经典算法来简单确定中子倍增因子Q从而评估反应堆的状态。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种测量反应性的方法，在不需要将扰动中子源放入堆芯内部时就能够评估反应堆堆芯的反应性。

为实现上述目的，本发明通过如下技术方案实现：

一种测量反应性的方法，主要包括：

步骤1），使用中子通量检测装置检测距离该装置不同距离x处的待用中子源的中子通量密度C_中子源，并通过插值拟合建立C_中子源与距离x的拟合关系式C_中子源(x)；

步骤2），在距离待测反应性的反应堆外部的预定位置设置上述中子通量检测装置；

步骤3），在反应堆外部的已知位置放置上述中子源；

步骤4），测量由反应堆中的堆芯核燃料发射到生物屏蔽层外的中子和距离中子通量检测装置不同距离x处的外部中子源发射的中子的总中子通量密度C_ISM,并通过插值的方式将C_ISM与距离x进行拟合得到x与C_ISM的拟合关系式C_ISM(x)；

步骤5），计算在不同x的位置上中子源透过生物屏蔽层射入堆芯的中子通量密度C _in（x）；

步骤6），根据如下关系比例确待测反应性的反应堆的中子倍增因子Q：

Q≈ (C_ISM(x)- C_中子源(x))/C _in（x）